Beobachtungen aus dem Weltraum haben lange bestätigt, was Labormessungen des Sternspektrums erstmals vor Jahrzehnten vorgeschlagen haben.Die Sonne emittiert Strahlung über das sichtbare Spektrum in Proportionen, die dem menschlichen Auge als weißes Licht registrieren.
Die Menschen beschreiben die Sonne oft als gelb, weil es die Farbe ist, die sie für Beobachter auf dem Boden während des größten Teils des Tages einnimmt. Kulturelle Darstellungen verstärken den Eindruck: Kinderzeichnungen, Wettersymbole und nationale Flaggen machen es routinemäßig so.
Das Spektrum, das die Sonne tatsächlich produziert
Die Oberflächentemperatur der Sonne schwankt in der Nähe von 5.800 Kelvin. Bei dieser Temperatur würde ein Schwarzkörper-Radiator einen kontinuierlichen Spektrumspitzen in den grünen Wellenlängen von etwa 500 Nanometern emittieren. Der Höhepunkt dominiert nicht die Ausgabe. Die Energie verbreitet sich über Violett durch Rot, etwa 400 bis 700 Nanometer. Wenn alle diese Wellenlängen zusammenkommen, erhalten die drei Arten von Kegelzellen des Auges ausgewogene Stimulation und das Gehirn registriert Weiß.
Weißes Papier, das am Mittag in direktem Sonnenlicht gehalten wird, spiegelt die gleiche ausgewogene Mischung wider und erscheint daher weiß anstatt gefärbt.Ein Prisma oder Diffraktionsgitter trennt die Mischung in ihre Komponentenfarben und erzeugt den bekannten Regenbogen.Die Existenz des Regenbogens selbst zeigt, dass Sonnenlicht jede sichtbare Farbe in erheblicher Menge enthält.
Wie die Erdatmosphäre den direkten Strahl verändert
Rayleigh Dispersion erklärt die Verschiebung.Namen nach dem britischen Physiker, der die Wellenlängenabhängigkeit in den 1870er Jahren abgeleitet hat, tritt der Prozess auf, wenn Licht Moleküle viel kleiner als die Wellenlänge selbst trifft. Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle in der unteren Atmosphäre streuen kürzere Wellenlängen viel effizienter als längere.
Licht verstreut seitlich beleuchtet den Himmel und produziert seine bekannte blaue Farbe. Die gleiche Verstreuung entfernt blau und violett von der direkten Sichtlinie zur Sonne. Was im Strahl bleibt, der den Beobachter erreicht, wird in längeren Wellenlängen angereichert und verschiebt die scheinbare Farbe in gelb. Der Effekt ist bescheiden, wenn die Sonne hoch über den Kopf steht und der Weg durch die Atmosphäre am kürzesten ist.
Es folgt nicht, dass die Sonne selbst ihre Farbe ändert. Der Stern setzt weiterhin das gleiche weiße Lichtspektrum aus. Nur der Bruchteil dieses Spektrums, der die Reise durch die Luft verändert, überlebt.
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Beweise von Orten ohne Atmosphäre
Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation und die Besatzungen der Apollo-Missionen beobachteten die Sonne gegen einen schwarzen Himmel.Fotografien, die von diesen Vorteilspunkten aufgenommen wurden, zeigen eine weiße Scheibe.Die Mondoberfläche, die keine signifikante Atmosphäre hatte, lieferte die gleiche Ansicht.Jedes Bild, das von Raumschiffen über der Erdatmosphäre zurückgegeben wurde, zeichnet das gleiche Ergebnis auf.
Diese direkten Beobachtungen stimmen mit Messungen überein, die von Instrumenten durchgeführt werden, die das Sonnenspektrum außerhalb der Atmosphäre aufzeichnen.Die Daten entsprechen den Erwartungen für eine 5.800-Kelvin-Quelle.
Warum die Klassifizierung als gelber Zwerg anhält
Das Etikett "gelber Zwerg" bezieht sich auf die Position der Sonne auf dem Hertzsprung-Russell-Diagramm, einem Plot der Sternenhelligkeit gegen Temperatur. G-Typ-Sterne belegen die Region zwischen heißeren, blaueren F-Stern und kühleren, roteren K-Stern. Das Adjektiv "gelb" ist daher vergleichbar innerhalb der Sequenz von Sternenklassen und nicht eine Beschreibung des visuellen Erscheinungsbildes.
Ähnliche Konventionen existieren über wissenschaftliche Disziplinen hinweg.Sie organisieren Daten für den Vergleich, auch wenn die alltägliche Sprache unterschiedliche Begriffe verwenden würde.Die Diskrepanz zwischen technischem Etikett und direkter Wahrnehmung schafft gelegentlich Überraschungen, aber es deutet nicht auf einen Fehler in beiden Bereichen hin.
Variation mit Tageszeit und Breite
Am Mittag in tropischen Regionen kann die Sonne auch von der Erde aus besonders weiß erscheinen, weil der atmosphärische Pfad kurz bleibt. In höheren Breiten oder während der Wintermonate erreicht die Sonne selten hohe Höhen, so dass der gelbe Farbton konsistenter erscheint. Bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang wird die Pfadlänge extrem. Die kürzeren Wellenlängen zerstreuen sich vollständig aus dem Strahl, wodurch überwiegend rotes und orangees Licht hinterlässt. Die gleiche Physik, die einen blauen Himmel am Mittag produziert, produziert daher eine rote Sonne am Horizont.
Staub, Rauch oder Wassertropfen können die Ausbreitung weiter verändern und manchmal ungewöhnlich lebendige Farben oder sogar grüne Blitze unter seltenen Bedingungen erzeugen.
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Öffentliche Diskussionen über die Farbe der Sonne neigen dazu, sich zu wiederholen, wenn neue Weltraumbilder zirkulieren oder wenn Klassenzimmer-Demonstrationen mit Prismen geteilt werden.Jeder Zyklus wiederholt den gleichen physikalischen Account, der erstmals im neunzehnten Jahrhundert quantifiziert wurde und wiederholt von Instrumenten des zwanzigsten und einundzwanzigsten Jahrhunderts überprüft wurde.